Geri Dön

Organik pil elektrodu tasarımı için elektronik yapı teorisi

Electronic structure theory for organic battery electrode design

PDF İndir

  1. Tez No: 290134
  2. Yazar: ENİS YAZICI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇETİN KILIÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 84

Özet

Radikal taşıyan organik polimerler nispeten düşük özkütleleri, ucuza üretilebilmeleri ve çevre dostu malzemeler olmaları sebebiyle pil elektrodu olarak kullanılmaktadırlar. Fakat pratikteki yetersiz elektrik iletkenlikleri ve düşük enerji yoğunlukları, ticarî üretime geçilmesinde büyük bir problem teşkil etmektedir.Bu tezde, organik radikal polimer piller için elektrot tasarımı amacıyla, yarıiletken polimer yapılar ve radikal grubu içeren polimer zincirler modellenmiştir. Literatürde en çok karşılaşılan yarıiletken polimerler olan poliasetilen, polianilin, poli(p-fenilen), polipirol ve politiofen ile yalıtkan olan polietilen ele alınmıştır. Elektronik yapılarının incelenmesi amacıyla önce VASP ve MOPAC yazılımları kullanılarak geometri optimizasyonları, bant yapıları, durum ve yük yoğunlukları hesaplanılmıştır.Mevcut organik radikal pillerin iletkenlik probleminin çözümüne yardımcı bilgiler elde edebilmek amacıyla, literatürde geçen adıyla PTMA polimerinde, yani TEMPO radikali taşıyan ve yalıtkan olan polimer zincirinde, yalıtkan bir polimer yerine yarıiletken bir polimer kullanılarak oluşturulan elektrodun elektronik yapısı incelenmiştir.Hesaplamalar sonucunda, yarıiletken polimer zinciri oluşturan konjüge bağ yapısı ve polietilen zincirdeki sp3 hibridleşmesi incelenmiştir. Polietilen ve poliasetilen zincirlere TEMPO organik radikali bağlanarak elde edilen radikal polimerin elektronik yapısı hesaplanarak HOMO ve LUMO seviyeleri arasında kalan yarı dolu orbitale katkının radikaldeki NO grubundan geldiği sonucu bulunmuştur. Böylece, radikal polimerlerde polimer zincir olarak poliasetilenin de kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Poliasetilen ve polietilen zincirler üzerine olabildiğince sık TEMPO radikali dizilmek istenildiğinde poliasetilen zincirin daha fazla deforme olduğu görülmüştür. Bu poliasetilen-tabanlı elektrodun polietilen-tabanlı elektroda nazaran uzun vadede daha kararsız olacağı anlamına gelmektedir.

Özet (Çeviri)

Organic polymers bearing radical pendant groups have been used as battery electrodes because of their relatively low weight, low cost and of being environment-friendly materials. But practically their insufficient electrical conductivities and low energy densities pose an obstacle terms of commercialization.In this thesis, in order to design organic radical battery electrodes, semiconductive polymer structures and radical group-involving polymer chains have been modeled. Polyacetylene, polyaniline, poly(p-phenylene), polypyrrole and polythiophene which are most common semiconducting polymers in literature and an insulative polymer polyethylene are handled. In order to analyse their electronic structures, first geometric structures are optimized by using VASP and MOPAC softwares, and then band stuctures, densities of states and charge densities are calculated.In order to overcome insufficient conductivity problem of existing organic polymer batteries, electronic structure of TEMPO radical carrying semiconductive polymer electrode is studied, instead of insulating organic radical polymer named PTMA in the literature.With the aid of calculations, conjugated double bonds of semiconducting polymers and sp3 hybridization of polyethylene is investigated. Electronic structure of the organic radical polymer which has semiconducting polymer backbone instead of insulating polymer backbone is calculated and it is found that the contribution to singly occupied molecular orbital between HOMO and LUMO levels comes from NO group of TEMPO radical. Consequently, it is concluded that in the organic radical polymers, polyacetylene can be used as polymer backbone instead of polyethylene. Polyacetylene backbone is highly deformed relative to polyethylene if TEMPO radicals are set densely. This implies that polyacetylene-based electrode would be more unstable than polyethylene-based electrode in the long term.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    894319

    Investigation of thermal propagation in electric vehicle high voltage batteries

    Elektrikli araç yüksek gerilim bataryalarında ısıl yayılım araştırması

    KADİR ARAS

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ

  2. Tez No

    405048

    Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces

    Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı

    BANU TAKTAK KARACA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Biyokimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANDAN TAMERLER

    YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA

  3. Tez No

    656612

    RSM optimizasyonu ile çörekotu (Nigella Sativa L.) atık biyokütlesi-esaslı üretilen aktif karbon kullanılarak uçucu organik bileşiklerin giderilmesi ve fotovoltaik uygulamalarının incelenmesi

    Examination of volatile organic compounds removal and photovoltaic applications using activated carbon derived from black cumin (Nigella Sativa L.) waste biomass through RSM optimization

    EBRU BATUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya MühendisliğiSiirt Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN KUTLUAY

  4. Tez No

    492728

    Yeni organik pil tasarımı ve üretilmesi

    New organic battery design and production

    AYŞEGÜL DERE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Katıhal Fiziği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FAHRETTİN YAKUPHANOĞLU

  5. Tez No

    794476

    Fosfazen temelli organik katot malzemelerinin hazırlanması ve şarj edilebilir bataryalarda kullanılabilirlik potansiyellerinin araştırılması

    Preparation of phosphazene based organic cathode materials and investigation of usage potential in rechargeable batteries

    NAZMİYE KILIÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADEM KILIÇ

    PROF. DR. SERKAN YEŞİLOT

Geri Dön